DE2063705B2 - Automatische Fokussiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Fokussiervorrichtung für eine fotografische Kamera mit einem nach dem Schnittbild-Verfahren arbeitenden optischen System, mit einem durch eine elektrische Verstelleinrichtung zwischen einer Nah- und einer Ferneinstellung verstellbaren Objektiv und mit einer die Verstelleinrichtung beeinflussenden elektronischen Steuervorrichtung, die zwei je eine Bildhälfte bewertende, hinter einer Schlitzblende angeordnete lichtempfindliche Empfänger, Verstärker, eine Vergleichsschaltung und eine Motorsteuerschaltung enthält und mit einer optischen Ablenkvorrichtung zur periodischen Abtastung des Aufnahmebildes.

Eine solche Fokussiervorrichtung ist aus der US-PS 33 67 254 bekannt. Bei dieser bekannten automatischen Fokussiervorrichtung wird eine Phasenvergleichsvorrichtung verwendet, mit deren Hilfe die Phasen zweier periodischer Schwingungen miteinander verglichen werden. Infolge der Verwendung eines Prismas tritt bedingt durch Kanten jeweils eine Impulsfolge auf, deren Frequenz durch die Drehzahl des Prismas bestimmt ist Zwischen zwei durch zwei benachbarte Kanten erzeugten Impulsen erhält man in Abhängigkeit von der Helligkeitsverteilung des Aufnahmebildes einen entsprechenden Spannungsverlauf. Der Vergleich eines solchen periodischen Spannungsverlaufes mit einem gleichen, zeitlich verschobenen Spannungsverlauf wird mit Hilfe einer Phasenvergleichsvorrichtung vorgenommen. Durch die Kanten des Prismas werden Störimpulse eirzeugt, welche nicht untereinander phasenverschoben sind. Diese Störimpulse, die periodisch wiederkehren, legen für beide Bildhälften eine Impulsfolge fest, die gegeneinander nicht phasenverschoben sind. Die Feststellung der Phasengleichheit bzw. der Phasenverschiebung der bildbedingten Signale ließe sich allenfalls durch eine komplizierte Auswerteschaltung ermitteln, in der die Störimpulse eliminiert werden müßten.

Aus der DE-AS 12 58 725 ist eine Fokussiervorrichtung bekannt, bei der die Fokussierung mit Hilfe des Mischbild-Entfernungsmesser-Verfahrens erfolgt.· Während jeder Umdrehung eines Ablenksystemes werden die Helligkeitsverteilungen auf den lichtempfindlichen Empfängern mit Hilfe eines Differenzbildners verglichen. Die anschließend verstärkte und gleichgerichtete Differenz-Wechselspannung dient zur Steuerung eines Antriebsmotors. Die bekannte Vorrichtung ist für Fokussiervorrichtungen, die nach dem Schnitt-Bild-Entfernungsmesser-Verfahren arbeiten, nicht geeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtung eine automatische Fokussiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die in einfacher und sicherer Weise mit geringem Aufwand mit Hilfe von Digitalstufen das Objektiv durch die Verstelleinrichtung dann stillgesetzt werden soll, wenn der aufzunehmende Gegenstand scharf auf der Filmebene abgebildet ist, wobei periodisch auftretende Störimpulse vermieden werden sollen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst

daß die optische Ablenkvorrichtung ein um eine Achse schwenkbarer, die eine und die andere Hälfte des Schnittbildes abtastender Spiegel ist, dessen Antriebssystem ein Hin- und Herschwenken des Spiegels um einen Winkelbereich ermöglicht, derart, daß nur <£as innerhalb einer am Ort eines Zwischenbildes angeordneten Blende befindliche Schnittbild abgetastet wird und daß jedem lichtempfindlichen Empfänger zur Reduzierung der Impulsdauer vor der Koinzidenzmessung Impulsformerstufen nachgeschaltet sind und daß die beiden Endstufen der Impulsformerstufen mit einer eine UND-Gatter-Stufe enthaltende Koinzidenzschaltung in Verbindung stehen, deren Ausgang mit der Schalistufe für den Stellmotor verbunden ist

Dadurch, daß der Schwingspiegel nur um einen solchen Winkelbereich hin- und hergeschwenkt wird, daß nur das innerhalb der Blende befindliche Schnittbild abgetastet wird, wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Erzeugung von Störimpulsen vermieden wird. In vorteilhafter Weise ist die Blende am Ort eines Zwischenbildes angeordnet Solche Störspannungen würden nämlich in Form von periodischen Störimpulsen dann auftreten, wenn der Spiegel bei seinem Hin- und I !erschwingen auch die Randbereiche der schlitzförmigen Blende abtasten würde. Des weiteren werden in vorteilhafter Weise bei auftretenden Kontraständerungen des Aufnahmebildes kurzzeitige positive oder negative Impulse erzeugt, durch die die UND-Gatter-Stufe beeinflußbar ist. Die Einstellgenauigkeit der erfindungsgemäßen Fokussiervorrichtung ist recht groß, da die UND-Gatter-Stufe nur innerhalb der kurzen Zeitspanne, in der die kurzen Impulse an der UND-Gatter-Stufe anliegen, zur Stillsetzung des Antriebsmotors beeinflußt wird.

Bei nicht richtig eingestelltem Objektiv erfährt der in Höhe der einen Schnittbildhälfte befindliche lichtempfindliche Empfänger eine frühere oder spätere Lichtstromänderung als der in Höhe der anderen Schnittbildhälfte befindliche lichtempfindliche Empfänger. Die seitlich versetzten Kontrastbilder der vorzugsweise vertikal verlaufenden Kanten eines Teils des aufzunehmenden Gegenstandes werden früher oder später auf dem betreffenden lichtempfindlichen Empfänger abgebildet. Demzufolge ändert sich der elektrische Zustand des einen lichtempfindlichen Empfängers früher oder später als der elektrische Zustand des anderen lichtempfindlichen Empfängers. In vorteilhafter Weise wird durch jede Impulsformerstufe ein kurzer Impuls erzeugt. Am Ausgang der Koinzidenzschaltung tritt nur dann ein Impuls auf, wenn an beiden Eingängen gleichzeitig ein Signal vorhanden ist. Bei zeitlich verschobenen Signalen bleibt daher die Einstellvorrichtung in Betrieb.

Gemäß weiterer Ausbildung weisen die Irrpulsformerstufen jedes lichtempfindlichen Empfängers, Verstärker, Differenzierglieder und Gleichrichter auf. Zweckmäßigerweise wird zur Reduzierung der Impulsdauer ein Schmitt-Trigger verwendet.

Als Koinzidenzschalter wird in vorteilhafter Weise eine UND-Gatter-Stufe verwendet, deren beiden Eingänge mit jeweils einem Emitterfolger verbunden sind, der der jeweiligen Gleichrichterstufe nachgeschaltet ist.

In vorteilhafter Weise ist die UND-Gatterstufe ausgangsseitig mit einem Thyristor verbunden, in dessen Anoden-Kathoden-Kreis mindestens ein Widerstand angeordnet ist, wobei die Anode des Thyristors mit einem Schalttransistor in Verbindung steht, in dessen Kollektor-Emitter-Kreis der Stellmotor angeordnet ist Gemäß weiterer Ausbildung ist die am Ort des Zwischenbildes angeordnete Blende mit zwei schlitzartigen, übereinander angeordneten öffnungen versehen. Zweckmäßigerweise ist das Objektiv nach beendeter Aufnahme, vorzugsweise beim Film transport, in seine Ferneinstellage überführbar. Als lichtempfindliche Empfänger werden in vorteilhafter Weise Fotoelemente verwendet

ίο Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den F i g. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die erfindungsgemäße Fokussiervorrichtung in schematischer Darstellung,

π F i g. 1 a eine perspektivische Darstellung des Schnittbildsystems,

Fi g. 2 eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung eines Schnittbildes,

F i g. 2a die Darstellung eines Schnittbildes und die

Fig.3a—3b, 6a—6b den zeitlichen Verlauf der umgeformten Impulse.

Gemäß F i g. 1 umfaßt das nach dem Schnittbildverfahren arbeitende optische System Linsen 1 und 2, einen feststehenden Spiegel 3, einen schwenkbar angeordne-

r> ten Spiegel 4, der über ein Zahnrad 5 mit einem Einstellmotor 6 verbunden ist, ein Schnittbildprisma 7, eine Sammellinse 8 und eine Schlitzblende 9.

Hinter der Blende 9 ist ein hin- und herschwingender Spiegel 10 angeordnet, der über ein Zahnrad 11 mit

ίο einem Antriebssystem 12 verbunden ist. Eine weitere Sammellinse ist mit 13 bezeichnet und eine weitere Schlitzblende mit 14.

Gemäß F i g. 1 a weist die Blende 9 zwei übereinander vorgesehene Schlitze 15 und 16 auf. Die mit 14

r. bezeichnete Blende weist ebenfalls zwei übereinander vorgesehene Schlitze 17 und 18 auf.

In Höhe des Schlitzes 17 ist ein Fotoelement 19 und in Höhe des Schlitzes 18 ein weiteres Fotoelement 20 angeordnet.

4(i Das Fotoelement 19 ist mit einem Verstärker 21 verbunden, dem ein Schmitt-Trigger 22 nachgeschaltet ist. Eine Eingangs-Meßstelle ist mit A 1 bezeichnet. Sein Ausgang B1 steht mit einem Kondensator 23 in Verbindung. Fin diesem nachgeschalteter Ableitwider-

r> stand 24 wirkt zusammen mit dem Kondensator 23 als Differenzierglied. Von dem Meßpunkt Cl führt eine Verbindung zu einem Gleichrichter 25, der nur positive Impulse durchläßt. Der ausgangsseitige Meßpunkt D1 des Gleichrichters 25 ist mit einem Spannungsteiler

">ii bestehend aus zwei Widerständen 26 und 27 verbunden. Der Meßpunkt Di ist weiterhin mit der Basis eines Transistors 28 verbunden, in dessen Emitterkreis ein Widerstand 29 angeordnet ist. Die Wert: des Spannungsteilers 26, 27 sind so bemessen, daß bei nicht an

r> der Anschlußstelle Dt vorhandenen Signalen der Transistor 28 gesperrt ist

Vom Emitter des Transistors 28 führt eine Verbindung zu einem Gleichrichter 30, dessen dem Transistor 28 abgewandter Anschluß mit einem Widerstand 31

hi ι verbunden ist

Das mit 20 bezeichnete Fotoelement ist über den Meßpunkt A 2 mit einem Verstärker 32 verbunden, der genau so aufgebaut ist wie der Verstärker 21. Auch der dem Verstärker 32 nachgeschaltete Schmitt-Trigger 33

- >' ist genauso ausgebildet wie der Schmitt-Trigger 22. Der Kondensator 34 entspricht dem Kondensator 23, der Widerstand 35 dem Widerstand 24, der Gleichrichter 36 dem Gleichrichter 25, der Spannungsteiler 37, 38 dem

Spannungsteiler 26,27, der Transistor 39 dem Transistor 28, der Widerstand 40 dem Widerstand 29 und der Gleichrichter 41 dem Gleichrichter 30. Das dem Emitter des Transistors 39 abgewandte Ende des Gleichrichters 41 ist ebenfalls mit dem Widerstand 31 verbunden. ■>

Von den zusammengeführten Gleichrichtern 30 und

41 führt eine gemeinsame Verbindung zur Steuerelektrode eines Thyristors 42, in dessen Kathodenkreis ein Widerstand 62 und in dessen Anodenkreis ein Widerstand 43 angeordnet ist. Die Anode des Thyristors

42 ist mit der Basis eines Schalttransistors 44 verbunden, in dessen Kollektorkreis die Wicklung des Stellmotors 6 und in dessen Emitterkreis ein Widerstand 63 angeordnet ist. Mit 45 ist eine Spannungsquelle und mit 46 ein Betriebsschalter bezeichnet. Der Stellmotor 6 steht mit dem Objektiv 47 der Kamera in Verbindung, welches in Pfeilrichtung a und b bewegbar ist.

Anstelle des nach dem Schnittbildverfahren arbeitenden optischen Systems 1 bis 8 kann gemäß F i g. 2 ein anderes System vorzugsweise in einer Spiegelreflexkamera verwendet werden. Mit 50 ist eine Mattscheibe bezeichnet, die zwei gegeneinander versetzte Prismenhälften 51 und 52 aufweist. Mit 53 ist ein verschwenkbarer Klappspiegel bezeichnet und mit 54 das in Pfeilrichtung c und d bewegbare Objektiv. Über eine 2> Getriebeverbindung 55 steht das Objektiv 54 mit dem Einstellmotor 6 in Verbindung. Bei nicht entfernungsrichtiger Einstellung des Objektivs 54 bzw. des Spiegels 4 sind gemäß den Fig. la und 2a in der Ebene der Blende 9 bzw. auf der Mattscheibe 50 zwei gegeneinan- i<> der versetzte Bilder 58 und 59 bzw. 60 und 61 zu sehen.

Wird nun in nicht dargestellter Weise die Antriebsvorrichtung 12 eingeschaltet, so beginnt das Zahnrad 11 in Pfeilrichtung e und / hin- und herzuschwingen. Demzufolge schwingt auch der Spiegel 10 hin und her r- und tastet hierbei die Schlitze 15 und 16 des optischen Systems ab. Beim Abtasten der Bilder 58 und 59 ändern sich die auf die Fotoelemente 19 und 20 gelangenden Lichtströme.

Man erhält an den Meßpunkten A 1 und A 2 die den -io F i g. 3a und 3b zu entnehmenden zeitlichen Verläufe der elektrischen Werte der beiden Fotoelemente 19 und 20.

In Fig.4a und 4b sind die durch die beiden Schmitt-Trigger 22 und 33 an den Meßpunkten B1 und B 2 auftretenden rechteckförmigen Impulse zu sehen. ·* ">

Durch das Differenzierglied 23, 24 bzw. 34, 35 wird gemäß F i g. 5a bzw. F i g. 5b der Rechteckimpuls gemäß F i g. 4a bzw. F i g. 4b differenziert.

Durch den nachfolgenden Gleichrichter 25 bzw. 36 wird der negative Impuls der abfallenden Flanke jedes >" Rechteckimpulses unterdrückt. Gemäß F i g. 6a und 6b ist nur noch der positive Impuls am Meßpunkt D1 bzw. D 2 vorhanden.

Am Meßpunkt D1 trifft gemäß F i g. 6a der positive Impuls eher ein als der positive Impuls am Meßpunkt Dl gemäß Fig.6b. Demzufolge ist der Transistor 28 während der Impulsdauer durchgesteuert, so daß das dem Emitter des Transistors 28 zugewandte Ende des Gleichrichters 30 praktisch mit dem Pluspol der Spannungsquelle 45 verbunden ist. Der Gleichrichter 30 ist gesperrt, so daß der positive Impuls nicht weitergeleitet wird. Zu dem Zeitpunkt, in dem am Meßpunkt Di der positive Impuls auftritt, ist am Meßpunkt D2 noch kein Impuls vorhanden, so daß der Transistor 39 sich noch im Sperrzustand befindet. Der Gleichrichter 41 ist daher über den Widerstand 40 mit dem Minuspol der Spannungsquelle 45 verbunden. Der Gleichrichter 4i ist durchlässig. Die Steuerelektrode des Thyristors 42 ist praktisch mit dem Minuspol der Spannungsquelle 45 verbunden. Demzufolge bleibt der Thyristor 42 gesperrt. Die Basis des Transistors 44 ist über den Widerstand 43 und den Schalter 46 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 45 verbunden. Der Transistor 44 ist demzufolge durchgesteuert und die Antriebswicklung des Stellmotors 6 vom Strom durchflossen. Mittels des Stellmotors 6 wird das Objektiv 47 aus seiner Ferneinstellungslage in Richtung auf eine Naheinstellungslage bewegt. Gleichzeitig wird durch den Motor 6 über das Zahnrad 5 der Spiegel 4 verschwenkt. Die seitlich versetzten Bilder 58 und 59 des aufzunehmenden Gegenstandes bewegen sich demzufolge aufeinander zu. Der zeitliche Abstand zwischen den beiden Impulsen gemäß den F i g. 6a und 6b wird daher immer kleiner.

Fallen nun die Impulse zeitlich zusammen, so werden die Gleichrichter 30 und 41 gleichzeitig gesperrt, was zur Folge hat, daß die Steuerelektrode des Thyristors 42 über den Widerstand 31 eine positive Spannung erhält und demzufolge der Thyristor 42 durchgeschaltet wird. Die Folge ist, daß der Transistor 44 in den Sperrzustand überführt wird und demzufolge der Stellmotor 6 stromlos wird. Die Einstellbewegung des Objektivs 47 ist damit beendet. Man erhält somit auf der Filmebene eine scharfe Abbildung des Aufnahmegegenstandes.

In nicht dargestellter Weise wird nun bei der Betätigung des Auslösers der Schalter 46 geöffnet und weiterhin die Antriebsvorrichtung 12 für den hin- und herschwingenden Spiegel 10 ausgeschaltet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es selbstverständlich auch möglich, den Schalter 46 durch eine getrennte Taste zu betätigen und hierbei gleichzeitig die Antriebsvorrichtung 12 einzuschalten und nach Freigabe der erwähnten Taste den Kontakt 46 öffnen zu lassen und die Antriebsvorrichtung 12 auszuschalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Automatische Fokussiervorrichtung für eine fotografische Kamera mit einem nach dem Schnittbild-Verfahren arbeitenden optischen System, mit ■> einem durch eine elektrische Verstelleinrichtung zwischen einer Nah- und einer Ferneinstellung verstellbaren Objektiv und mit einer die Verstelleinrichtung beeinflussenden elektronischen Steuervorrichtung, die zwei je eine Bildhälfte bewertende, hinter einer Schlitzblende angeordnete lichtempfindliche Empfänger, Verstärker, eine Vergleichsschaltung und eine Motorsteuerschaltung enthält und mit einer optischen Ablenkvorrichtung zur periodischen Abtastung des Aufnahmebildes, da- <? durch gekennzeichnet, daß die optische Ablenkvorrichtung ein um eine Achse schwenkbarer, die eine und die andere Hälfte (15, 16) des Schnittbildes abtastender Spiegel (10) ist, dessen Antriebssystem (12) ein Hin- und Herschwenken des Spiegels (10) um einen Winkeibereich ermöglicht, derart, daß nur das innerhalb einer am Ort eines Zwischenbildes angeordneten Blende (15,16) befindliche Schnittbild abgetastet wird und daß jedem lichtempfindlichen Empfänger (19, 20) zur Reduzie- r, rung der Impulsdauer vor der Koinzidenzmessung Impulsformerstufen (21 bis 29 und 32 bis 40) nachgeschaltet sind und daß die beiden Endstufen der Impulsformerstufen mit einer eine UND-Gatter-Stufe (30,41,31) enthaltenden Koinzidenzschaltung »> in Verbindung stehen, deren Ausgang mit der Schaltstufe (42,44) für den Stellmotor (6) verbunden ist

2. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls- >^r> formerstufen jedes lichtempfindlichen Empfängers (19 bzw. 20) Verstärker (21 bzw. 32), Differenzierglieder (23,24 bzw. 34,35) und Gleichrichter (25 bzw. 36) enthalten.

3. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Impulsdauer ein Schmitt-Trigger (22 bzw. 33) verwendet wird.

4. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- « zeichnet, daß als Koinzidenzschaltung eine UND-Gatter-Stufe (30, 41, 31) verwendet wird, deren beide Eingänge mit jeweils einem Emitterfolger (28, 29 bzw. 39, 40) verbunden sind, der der jeweiligen Gleichrichterstufe (25 bzw. 36) nachgeschaltet ist. ^r> <>

5. Automatische Fokussiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die UND-Gatter-Stufe (30, 31, 41) ausgangsseitig mit einem Thyristor (42) verbunden ist, in dessen Anoden-Kathoden-Kreis mindestens ein Widerstand (43, 62) >^r> angeordnet ist und daß die Anode des Thyristors mit einem Schalttransistor (44) in Verbindung steht, in dessen Kollektor-Emitter-Kreis der Stellmotor (6) angeordnet ist

6. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem ^Wl der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ort des Zwischenbildes angeordnete Blende zwei schlitzartige, übereinander angeordnete Öffnungen (15,16) aufweist.

7. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem " > der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (47) nach beendeter Aufnahme, vorzugsweise beim Filmtransport, in seine Ferneinstellage überführbar ist

8. Automatische Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die lichtempfindlichen Empfänger Fotoelemente (19,20) sind.